湖南省江华一中高三物理一轮复习 电场课件.ppt

一 复习内容及课时安排 一 电场力的性质4 二 电场能的性质3 三 电容器电场中的导体2 四 带电粒子在电场中的运动4 五 单元测试及试卷讲评2 第六章电场 二 考纲要求 三 考纲解读 电场是电学的基础 也是高考的重点 每年必考 一般以选择题或计算题的形式进行考查 库仑定律 电场线的性质 带电体在静电场中的平衡 平行板电容器 带电粒子在电场中的运动等是考查的重点 特别是带电粒子在电场中的运动结合交变电流 磁场知识巧妙地把电场性质与牛顿运动定律 功能关系 动量等力学知识有机地结合起来 更是命题几率较高的热点 在复习本部分时要牢牢抓住力和能这两条主线 将知识系统化 找出它们的联系 做到融会贯通 同时还应注意此部分知识与科技前沿 生活实际等的联系 如静电除尘 电容式传感器 喷墨打印机 静电分选器 示波器等 四 高考命题趋向 第一节电场力的性质 一 知识要点 1 电荷 电荷守恒定律 1 两种电荷及相互作用用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷 同种电荷互相排斥 异种电荷互相吸引 2 元电荷 一个元电荷的电量为1 6 10 19c 是一个电子所带的电量 说明 任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍 3 起电使物体带电叫起电 使物体带电的方式有三种 摩擦起电 接触起电 感应起电 4 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能被消灭 它们只能从一个物体转移到另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 系统的电荷总数是不变的 注意 电荷的变化是电子的转移引起的 完全相同的带电金属球相接触 同种电荷总电荷量平均分配 异种电荷先中和后再平分 2 库仑定律 1 内容 真空中两个点电荷之间相互作用的电场力 跟它们的电荷量的乘积成正比 跟它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 公式 f kq1q2 r2k 9 0 109n m2 c2 3 适用条件 真空中 点电荷 这一点与万有引力很相似 但又有不同 对质量均匀分布的球 无论两球相距多近 r都等于球心距 而对带电导体球 距离近了以后 电荷会重新分布 不能再用球心距代替r 三个带电体在一直线上平衡时 它们的位置应遵守 两同夹异 两大夹小 的规律 3 电场 1 电场 存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质 电荷间的作用总是通过电场进行的 电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 2 电场强度 定义 放入电场中某一点的电荷受到的电场力f跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度 表示该处电场的强弱 表达式 e f q单位是 n c或v m e kq r2 导出式 真空中的点电荷 q是产生该电场的电荷量 e u d 导出式 仅适用于匀强电场 其中d是沿电场线方向上的距离 方向 与该点正电荷受力方向相同 与负电荷的受力方向相反 电场线的切线方向是该点场强的方向 场强的方向与该处等势面的方向垂直 在电场中某一点确定了 则该点场强的大小与方向就是一个定值 与放入的检验电荷无关 即使不放入检验电荷 该处的场强大小方向仍不变 电场强度是矢量 电场强度的合成按照矢量的合成法则 电场强度和电场力是两个概念 电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关 而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关 3 电场线 概念 为形象描述电场 人为引入的有方向的曲线 客观并存在 曲线上某点的切线代表该点的方向 某区域曲线的代表该区域场强的大小 场强 疏密程度 特点 a 电场线从出发 终止于负电荷 或无穷远处 b 任何二条电场线均不相交 不相切 c 沿着电场线的方向 电势 d 带电粒子在电场中的运动轨迹不一定与电场线重合 正电荷 越来越低 六种常见的电场的电场线 二 巩固训练 题型一 电荷守恒 库仑定律的理解 练习2 两个半径相同的金属小球 带电量之比为1 7 相距为r 可视为点电荷 两者相互接触后再放回原来的位置上 则相互作用力可能为原来的 a b c d c d 练习1 教学案第181页练习1 两个分别带有电荷量 q和 3q的相同金属小球 均可视为点电荷 固定在相距为r的两处 它们间库仑力的大小为f 两小球相互接触后将其固定距离变为r 2 则两球间库仑力的大小为 a b c d 12f c 练习3 如图所示 三个完全相同的金属小球a b c位于等边三角形的三个顶点上 a和c带正电 b带负电 a所带电量的大小比b的小 已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示 它应是 a f1b f2c f3d f4 b b 练习4 教学案第182页针对练习3 真空中光滑绝缘平面上 分别放置两个电荷量为 q 9q的点电荷a b 且a b间的距离为60cm 然后在另一位置放置点电荷c 这时三个点电荷在同一条直线上都处于平衡状态 求c的电荷量以及相对a的位置 2 25q a点左侧30cm 练习5 教学案第185页练习1 如下图所示 有一带电荷量为 q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d 此点电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心 若图中a点处的电场强度为零 则图中b点处的电场强度大小是 a b c d 0 题型二 与电场力相关的力学综合的问题 a 练习6 教学案第186页练习5 如图所示 两带电小球a b分别位于光滑且绝缘的竖直墙壁和水平地面上 在作用于b的水平力f的作用下静止于图示位置 现用力将b球向左推过一小段距离两球重新平衡 下列关于两小球的说法正确的是 a 推力f将增大b 竖直墙面对小球a的弹力减小c 地面对小球b的弹力一定不变d 两个小球之间的距离增大 bcd 练习7 资料第92页例题4 练习8 模拟题第21页练习12 练习8 模拟题第21页练习12 题型三 对电场强度和电场线的理解及应用 acd 练习9 资料第93页练习2 练习10 教学案第186页练习6 如图所示 一电子沿等量异种点电荷的中垂直线由a o b匀速飞进 电子重力不计 则电子所受电场力的大小和方向变化情况是 a 先变大后变小 方向水平向左b 先变大后变小 方向水平向右c 先变小后变大 方向水平向左d 先变小后变大 方向水平向右 a 练习11 如图所示 带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况 一带电粒子在电场中运动的轨迹如图所示 若不考虑其他力 则下列判断中正确的是 a 若粒子是从a运动到b 则粒子带正电 若粒子是从b运动到a 则粒子带负电b 不论粒子是从a运动到b 还是从b运动到a 粒子必带负电c 若粒子是从b运动到a 则其加速度减小 d 若粒子是从b运动到a 则其速度减小 bc 第二节电场能的性质 一 知识要点 电势能 电势 电势差 等势面的概念 电势能 电荷在电场中具有的势能 叫不同的电荷在同一点所具有的电势能 电势能 不一样 电势 电荷在电场中某一点的与它的的比值叫该点的电势 电势 的大小与试探电荷大小 定义式 单位 伏特 v j c标量性 电势只有大小 没有方向 但有正 负之分 这里正负只表示比零电势高还是低 电场线也可判定电势高低 沿着电场线方向 电势越来越低 电势能 电荷量 无关 相对性 某点的电势与零电势点的选取有关 通常取无限远或大地的电势为零 等势面 即电势相等的点构成的面 电场线与等势面垂直 并由电势高的等势面指向电势低的等势面 沿等势面移动电荷 电场力不做功 电势差u 电场中两间电势之差 也叫电压 电场力做功 1 特点 在电场中确定的两点间移动电荷时 它的电势能的变化量是确定的 移动电荷时电场力做的功也是确定的 与路径无关 只与这两点间电势差有关 2 电场力做功与电势能改变的关系 静电力做正功 电势能减小 电势能转化为其它形式的能量 静电力做负功 电势能增加 其它形式的能转化为电势能 静电力做的功等于电势能的变化量 wab quab 匀强电场中电势差与电场强度的关系 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积 注意 上式只适用于匀强电场 d是沿场方向上的距离 二 巩固训练 题型一 静电力做功及电势差 电势能的计算 练习1 资料第95页例题2 把一个电荷量为q 5 10 9c的正电荷从距电场无穷远处移到电场中m点 电荷克服电场力做功wm 6 0 10 3j 如果把该点电荷从距电场无穷远处移到电场中n点 电荷克服电场力做功wn 3 6 10 3j 取无穷远处为零电势点 求 1 m n点的电势是多少 2 m n点的电势差是多少 把该点电荷从m点移到n点电场力做功是多少 练习2 资料第102页练习7 a 练习3 资料第95页例题1 1 60v m 2 1 44 10 7j 3 6 6v 练习4 一个带正电的质点 电量q 2 0 10 9库 在静电场中由a点移到b点 在这过程中 除电场力外 其他力作的功为6 0 10 5焦 质点的动能增加了8 0 10 5焦 则a b两点间的电势差ua ub为 a 3 104伏 b 1 104伏 c 4 104伏 d 7 104伏 b 题型二 电场中电势 电势能高低的判定 练习5 教学案第189页针对练习1 如图所示 a b c d是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知a b c三点的电势分别为 a 15v b 3v c 3v 试求d点的电势 9v 练习6 资料第96页练习4 ad 练习7 如图 在粗糙绝缘的水平面上固定一点电荷q 在m点无初速释放一带有恒定电量的小物块 在q的电场中运动到n点静止 则从m点运动到n点的过程中 a小物块所受电场力逐渐减小b小物块具有的电势能逐渐减小cm点的电势一定高于n点的电势d小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 abd 练习8 a b为竖直向上的电场线上的两点 一带电粒子在a点由静止释放 沿电场线向上运动 到b点时恰好速度为零 下列说法正确的是 a 带电粒子在a b两点所受的电场力都是竖直向上的b a点的电势比b点的电势高c 带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能小d a点的电场强度比b点的电场强度大 ab 练习9 资料第102页练习10 ac 题型三 电场线 等势面 运动轨迹的综合问题 练习10 资料第96页练习3 bd c 练习11 教学案第191页练习5 如图所示 虚线表示电场中一簇等势线 相邻等势线之间的电势差相等 一电子以一定的初速度进入电场中 只在电场力的作用下由m点运动到n点 运动轨迹如图中实线所示 由此可判断 a m点电势低于n点的电势b 电子在m点受到的电场力大于n点受到的电场力c 电子在m点的电势能小于在n点的电势能d 电子在m点的动能小于在n点的动能 练习12 如图 虚线a b c代表电场中三个等势面 相邻等势面之间的电势差相等 即uab ubc 实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹 p q是这条轨迹上的两点 据此可知 a p点电势高于q点电势b 带电质点在p点具有的电势能比在q点具有的电势能大c 带电质点通过p点时的动能比通过q点时大d 带电质点通过p点时的加速度比通过q点时大 练习13 资料第96页练习5 如图所示 平行实线代表电场线 方向未知 带电荷量为1 10 2c的正电荷在电场中只受电场力作用 该电荷由a点移到b点 动能损失了0 1j 若a点电势为 10v 则 a b点的电势为零b 电场线方向向左c 电荷运动的轨迹可能是图中曲线 d 电荷运动的轨迹可能是图中曲线 abc 第三节电容器电场中的导体 一 知识要点 1 电容器 1 电容器 概念 任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体都可以构成电容器 电容器的充 放电 使电容器带电的过程叫 充电电流从电源极流向电容器正极板 当电容器两极板电势差增加到等于电源电动势时 充电结束 其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量 使充电后的电容器失去电荷的过程叫放电 放电电流从电容器的正极板流出 充电 正 2 电容 电容器所带的电量q跟两极板间的电势差u的比值 叫做电容器的电容 用符号c表示 定义式 c 单位 法拉 符号 f 与其它单位的换算关系为 f 106 f 1012pf 意义 电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量 3 平行板的电容器电容平行板电容器的电容c跟介质的介电常数 成正比 跟两极板的正对面积s成正比 跟极板间距d成反比 公式表示 平行板电容器动态分析这类问题的关键是弄清哪些量是不变的 哪些量是变化的 1 平行板电容器充电后 继续保持与电源接通 则u不变 2 平行板充电后 断开电路 则q不变 2 电场中的导体 1 静电感应 把金属导体放在静电场e中 由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动 使导体两端出现等量的异种电荷 2 静电平衡 发生静电感应的导体 感应的等量异种电荷形成的附加电场e 与外加电场相抵消时 即e e 自由电子的定向运动停止 这时的导体处于静电平衡状态 处于静电平衡状态导体的特点 导体内部场强处处为 导体是一个 表面是一个 导体表面上任一点的场强方向跟该点的表面 净电荷全部分布在 导体表面 越尖的位置 电荷密度 3 静电屏蔽 定义 导体球壳 或金属网罩 内达到静电平衡后 内部场强处处为零 不受外部电场的影响 这种现象叫静电屏蔽 作用 保护电子仪器和电子设备 通信电缆外面包一层铅皮 用来防止外界电场干扰 零 导体外表面 垂直 等势体 等势面 越大 二 巩固训练 题型一 处理平行板电容器相关量的变化分析 练习1 教学案第193页练习2 将一个平行板电容器接上电源后再切断电源 然后使两极板间的距离增大一些 则关于电容器两极的电压u和两极间的场强e的变化 下列说法正确的是 a u增大 e增大 b u增大 e不变c u不变 e减小 d u减小 e减小 b 练习 教学案第194页针对练习1 2010 北京理综 用控制变量法 可以研究影响平行板电容器电容的因素 如图 设两极板正对面积为s 极板间距为d 静电计指针偏角为 实验中 极板所带电荷量不变 若 a 保持s不变 增大d 则 变大b 保持s不变 增大d 则 变小c 保持d不变 减小s 则 变小d 保持d不变 减小s 则 不变 a 练习 一平行板电容器充电后与电源断开 负极板接地 在两极板间有一正电荷 电量很小 固定在p点 如图 用e表示两极间的场强 u表示电容器的电压 ep表示正电荷在p点的电势能 若保持负极板不动 将正极板移到图中虚线所示的位置 则a u变小 e不变b e变大 ep变大c u变小 ep不变d u不变 ep不变 ac 题型二 带电粒子在平行板电容器内部运动和平衡的分析 练习 教学案第194页针对练习2 如图所示 平行板电容器与电动势为e的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴位于电容器中的p点且恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 a 带电油滴将沿竖直方向向上运动b p点的电势将降低c 带电油滴的电势能将减少d 电容器的电容减小 极板带电量将增大 b 练习5 模拟题第23页练习2 bd 练习 如图所示 相距为d的水平放置的两平行金属板构成的电容器电容为c a板接地且中央有一孔 开始时两板均不带电 现将电荷量为q 质量为m的液滴 一滴一滴地从小孔正上方h处无初速滴下 前一滴到达b板后下一滴才开始下落 液滴落到b板后 其电荷全部转移到b板 不计空气阻力的影响 重力加速度为g 求 1 能够到达b板的液滴不会超过多少滴 2 若能够到达b板的液滴数为k 则第 k 1 滴将如何运动 第k 1滴液滴在a板小孔附近上下做往复运动 题型三 静电平衡下的导体 练习 如图 接地的金属球a的半径为r 一点电荷的电量q 到球心距离为r 该点电荷的电场在球心o处的场强等于 d 练习 教学案第194页针对练习 如图所示 放在绝缘台上的金属网罩b内放有一个不带电的验电器c 如把一带有正电荷的绝缘体a移近金属罩b 则 a 在b的内表面带正电荷 b c 0b 在b的右侧外表面带正电荷c 验电器的金属箔片将张开 b cd b c b的左右两侧电势相等 bd 练习 带正电的金属球m和不带电的枕形导体n均用绝缘柱支撑着 如图所示 当m靠近n时 在n的两端将出现等量的异种电荷 则以下说法中正确的是 d a 用手接触n的左端 先移开手 然后移开带电体m n将带正电b 用手接触n的右端 先移开带电体m 然后移开手 n将带负电c 用手接触n中间无电荷的部分 先移开手 然后移开带电体m n将不带电d 无论用手接触n的什么位置 只要先移开手 然后移开带电体m n都将带负电 第四节带电粒子在电场中的运动 一 知识要点 1 带电粒子在电场中加速 若不计重力 粒子质量为 电量为 加速电压为u 初速为v0 加速后的速度为v 则有 2 带电粒子在电场中偏转 若不计重力 粒子质量为m 电量为q 初速度与电场垂直 电容器两极板间的偏转电压为u 两板长为l 距离为d 有 在水平方向做匀速直线运动 vx vox v0t 注 1 当粒子离开电场时 运动时间 t 偏转距离 y 偏转角 tan 粒子离开电场时 末速度方向与初速度方向的夹角 在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动 vy aty at2 其中a 2 若将粒子离开电场时的末速度反向延长 与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点 即粒子 好象 是从入射线中点射出的一样 带电粒子在电场中运动时 所受重力是否可以忽略 基本粒子及各种离子 如电子 质子 粒子等 因为质量很小 所以重力比电场力小得多 重力可忽略不计 带电颗粒或微粒 如尘埃 液滴 小球等质量较大 其重力一般情况下不能忽略 二 巩固训练 题型一 带电粒子在电场中的加速 练习1 教学案第195页针对练习1 如图 氢核 氘核 氚核分别由左孔由静止释放 后由右孔射出 则 射出时的动能之比为 射出时的速度之比为 1 1 1 练习2 资料第99页例题3 练习2 资料第99页例题3 练习3 教学案第199页练习1 如图所示 两平行金属板竖直放置 左极板接地 中间有小孔 右极板电势随时间变化的规律如图所示 电子原来静止在左极板小孔处 不计重力作用 下列说法中正确的是 a 从t 0时刻释放电子 电子将始终向右运动 直到打到右极板上 b 从t 0时刻释放电子 电子可能在两板间振动 c 从t t 4时刻释放电子 电子可能在两板间振动 也可能打到右极板上 d 从t 3t 8时刻释放电子 电子必将打到左极板上 u0 ac 题型二 带电粒子在电场中的偏转 练习4 教学案第196页针对练习3 一束电子流在经u 5000v的加速电压加速后 在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场 如图所示 若两板间d 1 0cm 板长